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心智拥有不可思议的力量,它也许能将某种动力注入脑,这很容易理解。又或者,它能够随意让动力进入脑以外的神经。神经电流会受到这种动力的召唤,很快从相应的肌肉流向神经。[24]
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1793年,都灵医生尤西比奥·瓦利热情地支持并补充了伽伐尼的观点。他认为,旧的动物精气思想已经被新的动物电思想所取代。[25] 瓦利意识到,如果神经是在电的基础上工作的,那么就像电鳐的放电器官一样,神经一定有一些特殊的、与其他组织中发现的完全不同的结构。他写道:“脑、脊髓和神经有一种特定的结构,它们的电模式依赖的正是这种结构。”
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几个月后,爱丁堡医生理查德·福勒指出了一个问题:伽伐尼的动物电效应似乎只有当组织被两种不同的金属接触时才会发生。[26] 这一论点也是帕维亚大学的亚历山德罗·伏打(Alessandro Volta)研究结果的核心。他指出,仅仅是两种不同金属的接触就会产生微弱的电流,从而导致青蛙的肌肉收缩。伏打对伽伐尼动物具有内生电的观点持完全否定的态度,认为肌肉收缩只是肌肉对两种金属接触产生的电刺激的反应。[27]
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伏打的批评刺激了伽伐尼,他随后和外甥乔瓦尼·阿尔蒂尼(Giovanni Aldini)开展了一系列的实验。这些实验表明,只需要让一根神经接触裸露的肌肉就能使肌肉收缩,不需要任何金属。这一结果在两年后被亚历山大·洪堡[28] 证实。[29] 伏打对此并不买账,他认为在这些情况下,是一些外部因素(比如组织外部的液体)引发了肌肉的收缩。[30] 伏打声称,实验条件下的躯体是完全被动的,只是对外界的电刺激做出反应,而这些电刺激是由他所谓的“异质物质”通过某种未知的方式相互作用产生的。
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伏打的这种观点偏离实际情况并不远。我们现在知道,伽伐尼最初的双金属实验得到那样的结果,是由于两种金属的电子亲和力有差异,因此产生了电流。而伽伐尼和洪堡的无金属实验则产生了所谓的“损伤电流”(injury current),这是因为与身体的其他部位相比,受损伤的组织带负电荷。[31] 伽伐尼认为动物的体内存在一种电,并且认为电流的根源是他所谓的“平衡紊乱”。这种观点在本质上是正确的,但更深层的解释是体内的电荷具有化学基础,因为神经是以电化学的方式传递信号的。不过这种深层的解释要在将近150年后才会慢慢变得明朗起来。
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并不是所有人都认为这些实验揭示了身体的活动是如何发生的。1801年,英国医生伊拉斯谟·达尔文(查尔斯·达尔文的祖父)写道:“伽伐尼和伏打等人最近发表了一些实验结果,我认为这些结果并不具有说服力,无法说明使肌纤维收缩的动物精气和电流之间存在什么相似之处。”[32] 伊拉斯谟·达尔文很快发现自己成了少数派,因为新实验似乎解决了这个问题。
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这些新的见解以伏打的惊人发现为基础。当时他决定集中精力研究电鳐的放电,这是支持动物拥有某种内生电的最有力论据之一。1799年秋,循着英国化学家和发明家威廉·尼克尔森的想法,伏打开始研究电鳐电器官的重复式结构,试图搞清楚这种结构是不是其具有放电能力的原因。[33] 为了验证他的假设,伏打根据电鳐的解剖结构,制造出了他所谓的人造电器官。这种装置由圆形的锌片和铜片交替堆叠而成,金属片之间夹着浸了稀酸的硬纸板。伏打把这个由金属圆片堆叠而成的装置称为“电堆”。法语和意大利语今天仍然使用这个词,但在英语中,我们现在将其称为“电池”[34] 。
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令人惊叹的是,这个装置各个组件之间的相互作用产生了连续的电流。伏打和伽伐尼的争论催生了一种新的能源!1800年3月,伏打的这一划时代发现得以向全世界公布。发现以写给英国皇家学会的信件的形式在皇家学会被宣读,并于同年6月发表。[35] 化学电的时代就此开启,全欧洲的物理学家和化学家很快都开始在他们的研究中使用电池。他们用这种新型能源演示的现象令公众痴迷,汉弗莱·戴维(Humphry Davy)[36] 在伦敦的一系列著名演讲就是范例。1812年,一个十几岁的女孩可能观看了戴维戏剧性的电能演示。她的名字叫玛丽·戈德温,但人们更熟悉她婚后的姓氏——雪莱。[37]
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在写给皇家学会的信中,伏打描述了在没有肌肉产生的任何电荷的情况下,使用外界的电流刺激神经所产生的效果。他解释了为什么当他把人造的电器官连接到自己头部的不同位置时,能诱导出舌头上的味觉、眼睛里的光感和耳朵里的听觉。伏打唯一无法通过人工刺激产生的感觉是嗅觉:用电流刺激鼻子内部只能产生一种刺痛感。[38] 值得注意的是,伏打并没有解释神经是如何工作的。他认为身体对电的反应总是由外部刺激引起的,但他没有解释在没有这种刺激的情况下神经是如何工作的。伽伐尼认为,在正常状态下,脑以某种方式通过神经放电,而伏打对此不置一词。
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尽管伏打一直活到了1827年,但他对动物电的研究没有再做出进一步的贡献。颇具讽刺意味的是,伽伐尼有关电对身体至关重要的思想是通过他的外甥和合作者阿尔蒂尼的工作得以普及的,而阿尔蒂尼的研究能够开展,正是得益于伏打发明的电池。19世纪初,阿尔蒂尼在欧洲多个城市开展了一系列令人毛骨悚然的实验。在这些实验中,他用伏打发明的电池演示了电使动物的躯体产生活动的能力。更引人瞩目的是,阿尔蒂尼还在死人身上开展了类似的实验。[39] 在这些事件中,最广为人知的一件发生在1803年1月的伦敦。阿尔蒂尼使用了乔治·福斯特的尸体来展示电的能力。福斯特因为把妻子和孩子淹死在运河里而在1小时前被绞死。[40] 在英国皇家外科学院的一小群医生面前,阿尔蒂尼把电极置于福斯特的头上,电流使福斯特睁开了左眼,面部表情扭曲。[41] 据《泰晤士报》上一篇简短的报道描述:“在接下来的过程中,尸体右手抬起,握紧拳头,小腿和大腿动了起来。旁观者中不知情的那部分人似乎觉得这个卑鄙的男人即将复活。”[42]
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阿尔蒂尼在欧洲各地演示了他的实验,这些实验令那些老练的医学观察家感到震惊,因为电池输出的连续电流竟然能够诱发无比怪异却又栩栩如生的协调动作,这与莱顿瓶放电导致的单次电击所引起的短暂痉挛大不相同。这表明电不仅仅是一种刺激物,它实际上是神经产生复杂行为的来源。[43] 阿尔蒂尼对自己实验的描述经常都很怪诞并且令人不适。以下是两个比较温和的例子。他对动物的研究表明,当一头死亡的公牛的头部流过一股电流时,“牛的四肢会剧烈地舞动,这使几个旁观者大为惊恐,认为还是离远点为好”。让电流通过被斩首的母牛的身体,则会导致膈剧烈收缩,牛的身体还会排出粪便。[44] 对阿尔蒂尼在法国进行的一个实验,法兰西学会做了如下报道:
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一只狗的头被砍了下来,阿尔蒂尼用一个强力的电堆刺激它,这使狗头出现了可怕的抽搐。狗头张着嘴,咬牙切齿,眼珠在眼眶里打转。如果没有理智和反思限制住想象力,人们可能会认为狗已经复活了,而且处于极度痛苦的状态中。
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阿尔蒂尼的实验并不都是这么冷酷而残忍。他还用电刺激的方法使蝉鸣叫,使萤火虫发光。他甚至想知道是否有可能使用这种技术来“获得关于昆虫组织的更精确的知识”,但他的这种远见在此后近200年的时间里都不会产生实质性的结果。阿尔蒂尼还用电池进行了一些开创性的治疗。他描述了27岁的农民路易斯·兰扎里尼的病例。兰扎里尼患有“严重的忧郁”,阿尔蒂尼对他进行了一系列的电击,先是脸部,然后是颅骨。兰扎里尼的症状最终消失了,阿尔蒂尼在跟踪观察了他几个月后报告说,病人“健康状况良好,并且能从事日常的工作”。[45]
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虽然阿尔蒂尼远不及弗兰肯斯坦那般神奇,但其他一些人却非常接近了。德国医生卡尔·奥古斯特·魏因霍尔德(Karl August Weinhold)记录了一系列夸张的所谓观察结果,这些结果可以让人联想到玛丽·雪莱的经典之作《弗兰肯斯坦》,其中包括双金属产生的电实际上可以复活生命。[46] 胆小的读者可以跳过下面这一段。
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阿尔蒂尼将电用于人体实验
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1817年,魏因霍尔德出版了一本书,书名令人不寒而栗:《生命及其基本力的实验》。魏因霍尔德在这本书中指出,不同的金属可以充当人工脑。他声称从一只活的小猫的头颅中取出了脑,然后将锌和银的混合物注入被挖空的颅腔,并说小猫随即开始活动,在随后的20分钟里,“它抬起头,睁开眼睛,带着呆滞的表情直视前方,试图爬行,几次栽倒,然后再站起来,显然很费劲地蹒跚着,最后筋疲力尽地倒在了地上”。[47] 魏因霍尔德以弗兰肯斯坦的风格总结说,这项实验证明他可以“创造一个完整的物理生命”。[48] 所有这些都不能轻信:几十年后,年轻的德国医生马克斯·纽伯格将魏因霍尔德的工作描述为“非常离奇”,并表示魏因霍尔德的实验结果“表明他的思维和观察产生了幻象”。[49] 纽伯格的嘲讽原因很简单:魏因霍尔德的实验结果根本不可能。
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尽管这些证据非常夸张并且令人生疑,或者说正是因为如此,电是脑工作机制的基础这种观点逐渐变得司空见惯。德国化学家、物理学家约翰·里特尔在1805年指出,动物精气和伽伐尼观察到的动物电在功能上是相同的。[50] 许多思想家都认同里特尔的这一观点。随着公开演示直流电疗(galvanism)成为一种娱乐形式,公众很快就接受了这些观点。1804年9月28日,《泰晤士报》宣布某位哈迪先生将在兰心剧院举行讲座,他承诺讲座中将包括用电刺激“从动物身上解剖分离出的肢体,使它们产生令人兴奋的爬行、踢腿、跳跃等动作,并且在羊、牛或其他大型动物的头从身体上分离很久之后,使这些头产生嗅闻、撕咬、咀嚼、吞咽、饮水以及其他的随意运动”。
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1827年版的《大英百科全书》向普通读者解释了这些发现对理解神经和脑功能的意义。后来成为《类语辞典》(Thesau-rus )[51] 作者的彼得·马克·罗吉特医生解释说,神经的功能有“类似于通过导线传输的电的特性,与自然界中我们熟知的任何其他事实相比,它都更像电沿导线传输”。[52] 在19世纪的英国,自我完善运动日渐盛行,类似的思想也在这些运动中传播。1832年,一位名叫伊莉莎·沙普尔斯的年轻女子与激进的小册子作者罗伯特·卡莱尔[53] 缔结了不体面的“道德婚姻”[54] 。她在卡莱尔位于伦敦的黑修士圆形剧场做了一系列讲座,并在讲座中把自己打扮成各种各样的古代和神话人物。[55] 1832年3月,沙普尔斯做了题为“圆形剧场女士的第七次演说”的演讲。她向听众解释说,脑只不过是“使心脏跳动并催生身体所有现象的一个电堆”。[56]
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《造物的自然史遗迹》是19世纪中叶被最广泛阅读的科普读物,书中写到了脑、心智和电之间存在联系,这可能是大众已经对这种观念有所了解的最重要的标志。[57] 这本书于1844年以匿名形式出版并成为国际畅销书,作者是苏格兰作家和地质学家罗伯特·钱伯斯。在讲述脑的章节中,钱伯斯大胆地强调“脑本质上是一个原电池”,但他引用的证据是魏因霍尔德在小猫上开展的实验的结果,这些描述都不具备可信度。[58] 钱伯斯指出,如果脑是一块电池,那么思想就可能仅仅是电,而如果精神活动是电活动,那么它的传播速度就可以测量。当时最新的对光速的计算表明,光以每秒19.2万英里[59] 的速度快速传播,因此可以假定,电以及由电引发的精神活动也以同样的速度传播。[60]
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虽然人们对神经活动和电存在联系这一点有了越来越多的共识,但这一观点的实验证据却非常薄弱。尽管对电在神经活动和肌肉收缩中所起作用的研究已经进行了近半个世纪,但仍然没有人证明沿着神经传导的只是电流,也没有人能解释这种电流是如何传导的。正如法国医生弗朗索瓦—阿奇利·朗杰在1842年所说:“没有直接证据支持神经中存在电流这一假说”。[61]
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